智能变电站自动成图技术实现与应用

针对目前智能变电站监控系统中主接线图和间隔分图绘制效率低,且存在图、模关联正确性无法保证的问 题,提出了一种基于SCD模型的智能变电站主接线图和间隔分图自动生成的方案.该方案通过对智能变电站典型的 一次设备间隔接线形式、变电站监控系统相关图形规范的研究总结,预先生成电气主接线图和间隔分图的模板文件, 然后解析SCD模型,获取物理电气间隔模型,匹配生成的模板文件,最后通过Reference对模板文件进行实例化,实 现了主接线图和间隔分图的自动生成.经５００kV测试变电站中的应用验证,该方案的自动成图技术效率高,生成的 图形中图、模关联准确且布局满足变电站监控系统规范要求,可为智能变电站监控系统快速建设提供技术支撑.     

基于时序贝叶斯知识库的电网故障诊断软件原型系统设计

为了在故障后辅助调度员准确定位故障元件,揭示故障发展过程,文中利用时序信息设计了一种基于时序贝叶斯知识库(TBKB)电网故障诊断方法的原型系统。该诊断方法利用元件故障与保护动作、保护动作与相应断路器跳闸等之间的因果关系与时序关系,建立电网故障诊断模型,通过时序约束一致性检查方法,检查保护、断路器动作的时序。针对信息缺失情况进行状态假设,形成假设状态组合。通过贝叶斯推理,判断故障元件、误动与拒动的保护与断路器。根据此原理设计的原型系统,包括数据获取、TBKB模型建立、故障诊断推理、分层因果图显示等模块,给出了TBKB诊断模型自动生成、诊断算法实现、分层因果图的构造与显示等关键技术的实现。该原型系统为电网故障诊断的工程应用提供了参考。     

考虑有限理性的电力系统连锁故障多阶段动态博弈防御模型

为了防御由连锁故障引发的大停电事故,提出一种考虑参与人有限理性的连锁故障多阶段动态博弈防御模型。基于故障方的有限理性假设和故障方行动的关联性假设,综合考虑元件自身故障、外界环境、潮流转移和隐性故障等因素对元件停运概率的影响,提出基于实时运行条件的元件停运概率表征有限理性的故障方不完美的选择能力;根据可掌握的事故状态信息,提出潮流转移严重度和系统失负荷严重度表征故障方追求自身利益的意识;基于风险分析方法,生成故障方的策略集合。从风险理论的角度出发,将运行风险作为收益函数,用于定量评估防御方行动的有效性。以IEEE 39节点系统为例,验证了所提模型的合理性。     

基于CIM模型的电力系统全景视图生成研究

研究了基于IEC 61970公共信息模型(common information model,CIM)的全景视图、厂站接线图自动生成技术。基于动态图模映射自动关联、最小面积椭圆地理分区算法、厂站布局的释放-压缩算法,在南方电网调度控制中心实现了南方电网110 k V及以上电压等级电网模型的全景拼接基础上自动成图、厂站接线图自动布局成图、地理潮流图自动生成、模型图形的同步更新,并成功应用到EMS等系统,达到了电力系统全景画面集成,提高了电网运行维护效率,为调控中心提供了更为准确、可靠和丰富的电网图形和可视化支持。     

主动防御新技术及其在电力信息网络安全中的应用

阐述了网络安全被动防御技术中防火墙技术和入侵检测技术的缺陷，介绍了主动防御新技术中的陷阱技术和取证技术。并依据动态信息安全P2DR模型，结合电力信息化建设中网络安全现状．提出用主动防御技术建立安全体系保障电力信息网络安全思想，给出了模型具体实现的物理架构，讨论了其特点和优越性。     

大集控SCADA人机系统间隔图的自动生成方法

无人值班变电站中,静态间隔图的维护难度大和画面响应速度慢决定其难以适应大电网监控系统的发展需要。在大电网集控中心数据采集与监控(SCADA)系统中实现不依赖于独立图形参数或文件的间隔图自动生成功能十分必要。文中深入分析了间隔图自动生成的关键技术,包括间隔图模版和图库自动关联,并给出了自动生成间隔图的2种实用方法,即基于实时库关键字和基于可缩放矢量图形(SVG)技术的间隔图自动生成方法。     

电力系统连锁故障多阶段动态博弈防御模型

近年来,国内外发生了多起连锁故障引起的大停电事故,阻止连锁故障发展、避免大停电事故发生对保障电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义。为了防御由连锁故障引发的大停电事故,提出一种考虑参与人有限理性的连锁故障多阶段动态博弈防御模型。基于故障方的有限理性假设和故障方行动的关联性假设,综合考虑元件自身故障、外界环境、潮流转移和隐性故障等因素对元件停运概率的影响,提出基于实时运行条件的元件停运概率表征有限理性的故障方不完美的选择能力;根据可掌握的事故状态信息,提出潮流转移严重度和系统失负荷严重度表征故障方追求自身利益的意识;并进一步基于风险分析方法,生成故障方的策略集合。从风险理论的角度出发,将运行风险作为收益函数,用于定量评估防御方行动的有效性。最后,以IEEE39节点系统为例,验证了该模型的合理性。     

基于键合图理论的故障诊断方法及在锅炉给水泵上的应用

利用键合图模型知识表达方式，可创建系统设备之间的复杂因果推理关系，从而生成故障树，进行系统的故障诊断。文中以锅炉给水泵为对象，提出一种基于键合图理论的定性故障诊断方法。在介绍故障树和键合图基本理论后，提出利用键合图生成故障树的概念，然后通过给水泵系统的键合图模型，给出了基于倒置因果分析方法的给水泵故障树，并为因果树中元素分配了定性值，利用故障树边界层元素的定性值分析法，定位出引起给水泵初始故障集的故障源。此方法具有定性故障诊断的优点，通过给水泵动态特性的仿真结果验证了该方法的正确性。     

智能电网态势图建模及态势感知可视化的概念设计

提出了智能电网态势管理概念模型及概念设计,包括态势感知可视化对象建模及应具有的核心算法模块。态势可视化的核心是态势图建模,文中提出了态势图构成模型,并提出了实时态势图片生成以及基于条件触发的历史图片存储机制。存储的带时间戳的历史态势图片,经过拼图,可实现历史动态态势图动画反演播放;提出了未来的预测动态态势图的生成机制,生成的带时戳的未来态势图片,经过拼图,可实现未来动态态势图动画播放。初步探讨了态势图设计评价指标,指出态势底图的选择将直接影响到态势感应和感知可视化效果。     

基于认知图的智能配电网通信性能优化研究

针对无线传感器网络(WSNs)如何满足电力配电网数据通信规范性能指标要求问题,探索了一种智能配电网数据传输WSNs的认知图模型建模与控制方法。1)分析影响智能配电网数据传输WSNs的性能指标的主要因素,构造了包含9类概念顶点集合{C}的认知图模型,建立智能配电网数据传输WSNs实时性和可靠性对应的认知图状态模型,通过数学方法表达了智能配电网数据传输WSNs网络节点的各个概念顶点元素之间的因果关系。2)给出了依据各个概念顶点属性推理获得动态决策路由路径和调整网络参数控制变量值的计算方法,并给出了3种网络状况变化下的路由路径调整策略和调整网络参数控制变量值计算步骤。3)对本文方法进行了仿真实验,在相同的仿真环境下与多种算法进行了比较,其数据传输的可靠性和实时性均有所提高,并能满足电力配电网数据通信性能指标的要求。     

云计算环境中旁路攻击防范研究

云计算模式可以有效降低单点计算造成的能耗和维护费用,提高系统可靠性,在电力信息系统中具有广泛的应用前景。但是云计算中的数据安全和隐私保护问题一直受到关注,其中,旁路攻击是最大的安全威胁之一。为解决该问题,文章对云计算环境中的旁路攻击防范技术进行了深入研究,提出了旁路攻击模型和旁路攻击防范模型,并对旁路攻击防范的关键技术进行了建模分析,为电力系统安全有效实施云计算提供了理论支持。     

基于演化博弈的网络主动防御模型

对于网络攻防双方了趋利性,网络攻防双方根据每种策略的期望来确定每个策略的选取概率,改进复制动态方程,构建网络攻防演化博弈模型。通过复制动态方程得到不同情况下的最优策略。研究表明,具有正对性的防御策略可以更好地解决网络安全问题。通过实验仿真,验证网络攻防演化博弈模型的有效性,可以解决网络中的安全问题。     

考虑负荷虚假数据注入攻击的电力信息物理系统防御策略

为了更好地保障电网安全稳定运行,以电力信息物理高度融合为背景,结合博弈论思想,研究了电力信息物理系统攻防的具体过程,分析了一定防御资源下的最优防御方案及最小负荷期望损失。首先,以上层防御者制定最优防御方案降低电网脆弱性,中层攻击者制定最优防御策略最大化攻击效果,下层运行人员采取最优调度措施降低攻击损失为思路建立了一种三层优化模型。其次,基于遍历思想结合遗传算法和混合整数规划模型制定三层模型求解方案。最后基于算例分析,验证了该模型的有效性。     

电力系统自动发电控制网络攻击与防御研究现状与展望

电力系统网络层与物理层的深度耦合使得电力系统遭受网络攻击的风险不断上升。自动发电控制(AGC)系统是电力系统少数的人员干预较少的闭环控制系统之一,其对于维持电力系统最基本的功率平衡、频率稳定有重要作用。现有研究表明,网络攻击可以改变AGC的控制效果,甚至破坏电力系统。针对AGC的网络攻击引起了各界的广泛关注。鉴于此,文中从攻击形式、攻击变量、攻击检测与防御角度,总结归纳了AGC系统网络攻击的研究现状,分析了典型的攻击及防御案例,并讨论了针对AGC系统网络攻防的措施。最后,对AGC系统网络攻击与防御的后续研究方向进行了展望。     

基于攻击图的电网信息物理融合系统风险定量评估

由于信息和通信技术的广泛应用,现代电网已成为一个实时感知、动态控制与信息服务的多维异构复杂系统,即电网信息物理融合系统(电网CPS)。信息系统与电力系统的深度融合使得电网面临更多的网络威胁。在此背景下,本文提出了虚假数据注入攻击下的电网信息物理融合系统风险定量评估方法。针对攻击建立了数据流传递的电力信息安全模型,将攻击分为两个过程:首先选择变电站注入虚假数据,然后基于通信拓扑图构建了流传递路径,采用攻击图量化攻击源信息传递模型,并基于故障下最优负荷削减策略对电力系统潜在后果进行了定量评估。最后通过算例研究,确定考虑网络攻击因素下系统的薄弱节点,验证了所提方法的可行性和有效性。     

浅谈ARP病毒攻击的防御技术

针对企业局域网中经常爆发的"ARP欺骗"类病毒,分析了其病毒原理和攻击方式,提出了解决此类病毒的防护措施和应对策略。     

针对网络攻击的配电网信息物理系统风险量化评估

现代物理电力系统的可靠和安全运行依赖于相关的信息系统,针对信息系统的网络攻击会导致严重的物理后果。为此,提出一种配电网信息物理系统网络攻击跨信息物理空间传递的风险量化评估方法。针对配电子站,根据IEC 61850标准建立三层信息模型,以断路器和分段开关为攻击目标,分析可能的攻击路径构造攻击图,提出基于相对熵(Kullback-Leibler(KL)距离)并结合逼近理想解排序法(TOPSIS)建立的KL-TOPSIS体系对信息系统脆弱性因子进行量化,结合马尔可夫链和深度优先算法综合计算攻击目标的攻击概率,并建立物理设备遭受网络攻击造成的物理后果指标,分别计算攻击各个断路器和分段开关的物理后果。结合物理后果和攻击概率,得到不同配电终端和配电子站的风险值。最后,以改进的配电网算例验证了所提风险评估模型的有效性。     

电力信息物理系统网络攻击与防御研究综述(二)检测与保护

从针对电力信息物理系统(电力CPS)网络攻击的检测和保护两个方面,对当前国内外研究进行了梳理和归纳,发掘相关研究问题的本质和目的。在检测方面,介绍了基于偏差和特征的防御检测实现思路及其在信息侧和物理侧的实践方法;在保护方面,介绍了以被动防御为主的信息侧保护方法和基于资源配置和校正控制的物理侧保护方法。在现有研究基础上,对电力CPS网络攻击的检测和保护领域关键技术进行了提炼,并对未来研究方向进行了展望。     

基于安全博弈的综合能源系统安全性分析及防御策略

基于安全博弈理论,分析辨识综合能源系统安全运行的关键影响因素,将其作为安全防御的薄弱环节,制定防御策略并重点防护。构建综合能源系统防御者-攻击者-防御者3层零和主从博弈模型,攻击者以攻击系统的薄弱环节为策略期望最大化系统损失,防御者制定防护策略以增强系统的安全性;求解博弈模型的均衡解,得到的最小系统损失即为最佳防御策略;以某综合能源系统为例进行仿真分析,结果表明优先防护系统的薄弱环节可提升系统的安全可靠性,为分析综合能源系统的安全性提供参考。     

基于DeepWalk算法的电力系统错误数据注入网络攻击分类方法

为了准确、有效地识别错误数据注入攻击（FDIA）对电网造成危害的严重程度,提出了基于DeepWalk算法的FDIA分类新方法。根据FDIA的特点,构建电力系统的响应模型;提出批量随机边删减策略,将响应模型生成的攻击数据构造为攻击场景图;采用DeepWalk算法将攻击场景图中的节点映射为低维向量,并将其作为机器学习算法的输入对FDIA进行分类。以遭受FDIA的IEEE 39节点系统为例进行仿真,结果表明所提方法可以根据FDIA对电网造成危害的严重程度准确、有效地对FDIA进行分类。